引論：我們為您整理了1篇控制系統論文范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。
控制系統論文:主排水泵自動控制系統論文
1系統組成
1.1系統采集的監控信號。
（1）開關量輸入信號
這一信號主要是對水泵的開關進行控制，如果出現任何故障狀態可以實現遠程監控。而且每一個閥門的開關狀態都可以通過相關的指令來完成，相關的檢修指令是相對比較重要的構成部分，還可以實現控制指令，檢修指令，對液位的報警情況進行控制。
（2）開關量出輸出信號
輸出信號主要是對水泵電機的啟動和停止來進行控制，不僅可以對電動閘的開關進行控制，還可以對真空信號進行監控?？梢姡敵鲂盘栆彩遣豢扇鄙俚男盘栴愋椭弧?
（3）模擬量輸入信號
從這一類型的信號可以看出，水倉水位、水泵抽水真空度負壓等。另外，對于電機的軸承、溫度以及排水的流量等都可以進行監控。
1.3系統的基本特點。
從這一系統來看，其基本的特點主要表現為以下幾個方面的內容：及時，要選擇性能較高的可編程邏輯控制器來進行控制，然后借助以太網的通訊模塊來對數據進行高效地處理。這種方式的實時性比較突出，而且數據處理工作也比較快。第二，可以檢測到水倉中其他工況的設置情況，還可以促進水泵管路的分布更加均勻。減少故障的出現頻率。第三，在整個系統中具有各種不同的性措施，為了應急預案，采取的維護量比較少，達到無人值守的目的。第四，可擴展性比較強，可以隨著根據系統運行的需要在增加節點數量。
2系統功能
2.1自動控制功能。
（1）通過對水位進行自動檢測來實現各項參數的標準性和性，進而達到自動控制的標準
實現科學合理地調度和輪換工作，最終達到報警的目的。自動控制功能的實現效果比較明顯。
（2）在系統運行的過程中，自動控制功能還表現在對超聲波水位儀以及傳感器結構來實現設備的配套工作
同時還可以應用PLC來對程序進行編制，減少水位傳感器故障現象的出現，通過實時報警來對水文進行監測，提升自動控制的作用和價值。
（3）可以對水泵的運行程度進行自動控制
水泵投入使用之前需要檢查相關的水位，同時還需要對供電參數進行明確。另外，水泵循環使用的相關記錄還包括管網的壓力檢測以及負壓檢測等工作，只有這些參數全部符合標準才能夠進行運行。
（4）可以對水倉中水位的變化情況進行控制
在高水位開啟的情況下，水位如果達到了上限，對多臺水泵可以進行及時地排水，進行低性停泵，可以實現水泵設備的自動開停。
（5）控制程序的運行就是對水泵的開啟和停止的次數以及相關的運行時間來進行記錄
并且根據運行的相關參數來實現自動啟停。這樣不僅可以提升水泵使用率，還可以直接找到故障泵，實現水泵的輪換，對故障進行發現和處理。提升礦井工作環境的安全性。
（6）如果系統出現了故障問題，可以通過查看監控畫面的形式來提升系統的報警功能
以便施工人員能夠及時地采取措施來進行解決。
2.2半自動控制功能
根據礦井工作的需要可以對運行方式進行切換，達到半自動控制的方式，在這種情況下，操作人員可以地操控水泵和其他設備的啟停。
2.3就地控制功能
就地控制功能也是不容小覷的，當設備工作方式切換到就地位置時，就可以實現人工方式來對控制設備的啟停進行控制，同時還可以隨時對設備進行檢修和維護。可見，就地控制功能是自動控制系統的重要功能之一。
2.4保護功能
從保護功能上看，主要包括超溫保護、電機保護以及電動閥門保護等等。及時，超溫保護主要是就是當水泵或者是電機軸承達到較高溫度時，超過了警戒線就會自動進行報警。相關的工作人員就可以通過這一報警信號來采取解決對策。第二，電機保護就是對通過電機的電流和電壓等進行監測，還包括對水倉水位的相關參數進行控制，對電機的系統運行功能進行保護。第三，電動閥門保護就是對閥門的故障信號以及水泵的連鎖控制系統進行保護，同時對電動閥門的相關信息進行檢測。
3經濟效益與社會效益
針對本次所研究的系統來說，在安裝該系統后，每天每班可減少水泵房司機2人，每工按100元計算，每年可節約用工資金365×2×3×100=21.9萬元。系統保護齊全，運行安全，減少了事故的發生，同時降低了水泵工的勞動強度，改善了工作條件，使水泵工的工作由重體力勞動向輕體力、腦力勞動轉變。
4結語
如今，我國在煤礦井下排水的優化、排水系統的控制、改造設備及管道的合理布局方面得到了較好的效果，還有一些研究人員在排水系統的控制方面使用了智能控制，將模糊控制及一些先進算法應用到排水方案中，優化了煤礦排水系統的控制策略，使得礦井排水系統實現了實時監控、故障診斷、報警記錄、信息顯示和水泵輪換工作等。
作者：劉冰濤 單位：冀中能源股份有限公司東龐礦
控制系統論文:電廠分散控制系統論文
1分散控制系統的基本概念簡述
分散控制系統是新一代的儀表控制系統，其以微處理元件為基礎，以集中顯示操作、控制功能分散、分而治之和整體協調為基本原則，由過程監控級和過程控制級共同構成的以通信網路為紐帶的多級計算機系統。分散控制系統的技術為4C、計算機（computer）、顯示（CRT）、控制（Control）以及通訊（Communication）。具體來說，分散控制系統具備開放的結構，能夠提供多個層次的數據接口。系統主要由現場控制站、操作員站、工程師站、機柜、數據系統和電源等部分組成。分散控制系統的硬件條件良好，能夠在諸多惡劣的工作環境中保持穩定高效的工作性能。加之其漢化的平臺強大，能夠對用戶自主開發和組態復雜控制等提供強有力的支持。分散控制系統的各種數據信息主要集中在顯示器上顯示和打印機打印，使控制系統在物理和功能上形成了明確區分。一般來說，分散控制系統的可利用率接近百分之百，無故障產生的平均時間保持在10萬小時以上，能夠對電廠的生產過程進行多方位不間斷監控，保障電廠相關工作沒有盲區，能夠一直處于監控之下。
2電廠分散控制系統常見故障
2.1分散控制系統硬件故障
硬件故障是分散控制系統的最常見故障，對分散控制系統來說，其一般分為硬件和軟件兩個系統部分。對于DCS系統來說，其硬件系統一般包括通訊模塊、處理器模塊以及I/O模塊三個部分，人機接口和過程通道是硬件故障最常見的兩類問題，比如人機接口故障，就會控制系統運轉異常、球標失靈、部分設備無法進行操作等。球標失靈的主要原因在于球標老化、油污粉塵導致接觸失靈等。而I/O接口故障，一般是由于連接線接觸不良或是卡鍵老化導致出現問題。除此之外，控制設備故障和信息采集設備故障也是最為常見的硬件問題?？刂圃O備故障和主控電路、設備配置有直接關聯，其中大多數問題是由于設備線路老化所致。
2.2分散控制系統電源故障
電源故障的問題雖然發生的幾率不大，但是并不是說不會發生，而且其后果十分嚴重。電源出現故障將會導致分散控制系統的控制功能失效，無法對各部元器件進行控制管理，造成系統運行失效甚至崩潰，給電廠帶來不必要的損失，是DCS系統最為嚴重的故障之一。對于DCS系統來說，其出現電源故障的原因是多方面的，一般有四個方面的因素：及時是電源內部發生故障或者保險配置不合理引起電源中斷，進而造成分散控制系統整體運轉停止；第二是電源插接頭不穩，致使系統電壓不穩，給系統運行帶來負面影響；第三是供電方式交換，引起電源出現瞬間終端的現象，由于電壓沖擊給系統各部元器件帶來損傷，進而造成系統控制功能失效；第四是其他方面的原因導致模塊受損，無法進行正常工作，進而引發電源故障。
2.3分散控制系統信號干擾故障
信號干擾故障是分散控制系統在實際運行中很常見的一個問題，所謂信號干擾故障，即指在分散控制系統正常運行時，其他與系統無關的信號闖入控制系統，對系統的工作信號形成了強烈干擾，使系統采集的數據或發出的指令與設定存在偏差，進而在相應的工作結果上體現出明顯的問題。信號干擾故障的成因是干擾信號，干擾信號一般有三個來源：及時是電源電路產生干擾信號。在電廠發電系統中，各種設備開閉都會產生電壓噪聲，其闖入分散控制系統就會給系統的控制工作帶來很大的負面沖擊；第二是接地產生干擾。當系統接地點位分布不合理，就會造成系統接地點之間存在電位差，進而引起接地電源電流變化，對控制系統產生影響；第三是外部無線信號干擾。外部無線信號也會對分散控制系統產生很大的干擾，諸如手機信號、收音機信號等。
2.4分散控制系統網絡通信故障
網絡通信故障是出現在系統操作中的一種常見故障，由于分散控制系統進行不同控制層切換，會造成網絡通信阻塞或是通信出現混亂。網絡通信故障最直接的表現就是各系統信號無顯示，I/O接口紅燈閃爍。這種情況一般是控制系統同時處理過多信息導致CPU總線通信阻塞。通信故障對于分散控制系統的數據采集、傳輸和處理都會產生很大的影響，其不僅會阻礙系統的正常工作，甚至還會導致部分設備甚至整個系統發生更嚴重的故障。
3電廠分散控制系統的維護措施
3.1加強控制系統的日常維護
加強日常維護對于減少控制系統故障，維持系統正常穩定運行具有重大意義。日常維護故障一般應該從系統的基本點出發，做好基礎維護。一般來說，日常維護及時需要貫徹相關系統管理制度，使制度深入人心，確保相關員工能夠在日常工作中按照規定進行，減少誤操作對系統帶來的影響；第二要維護系統工作環境溫度，保持氣溫穩定，保障溫度變化不超過5℃，避免系統設備出現啟動困難；第三要維持溫度穩定，也可以起到減慢設備線路老化的作用；第四要加強軟件使用，確保使用正版軟件，拒絕盜版軟件，避免因軟件問題給系統帶來問題；第五要加強對系統接地進行維護，避免接地點出現電位差引發系統故障；第六要加強防靜電的工作，避免系統遭受磁場干擾。
3.2加強對控制系統的針對性維護
日常維護只是從基本需求出發，其只能在基本層面進行故障排查，無法對一些深層次的問題進行處理。針對性維護及針對系統常見故障進行專項維護，比如對于常見電源故障，就可以加強對電源的維護工作；對信號干擾故障，就該加強排除外部信號源的工作?？偟膩碚f，針對性維護從三個方面入手：及時，對控制站及操作站的電源、計算機進行定期停機檢修。控制站和操作站是分散控制系統的兩個重要環節，其電源和計算機均關系到兩個環節的正?？刂乒ぷ?，只有進行定期檢修，排除潛在的問題，才能保障其維持正常工作；第二，對系統接地和供電系統進行接地電阻測試。系統接地產生的電位差會給系統帶來較大的危害，定期進行接地電阻測試，排除可能存在的接地問題，對于控制系統來說具有十分重要的作用；第三，對控制系統進行冗余測試，使系統保持在正常的運行狀態。
3.3加強對系統回路和傳感器的維護
分散控制系統中回路和傳感器眾多，由于其具有分散控制功能，所以對于不同的控制對象，其控制回路和傳感器是不一樣的。加強對系統回路和傳感器的維護，需要從三個方面入手：及時是維護回路完整性。系統回路在經過一段時間工作后，可能由于外部原因或是內部原因出現斷路或是誤接，因此需要加強維護避免出現回路斷開或是接入其他回路，造成系統控制功能失效；第二是維護傳感器的完整性，避免傳感器在工作中逐漸老化或是遭受其他外界因素影響產生失效，確保其能夠在系統中進行精準快速的工作；第三是加強回路和傳感器的檢修更換。維護工作不具備針對性，其是以保障相關設備的正常運行為出發點。但是檢修不一樣，其是以發現問題解決問題為目的進行的相關工作。對于系統回路和傳感器而言，只有加強檢修更換，才能保障其不出現意外故障，影響系統的整體運轉。
3.4加強對系統電源的維護
電源故障對系統造成的影響十分巨大，因此加強對系統電源的維護具有十分重要的作用。加強對電源的維護，主要應該以定期進行冗余實驗，即定期進行電源系統冗余切換實驗，在此基礎上還需對UPS電源進行切換檢查。一般來說，電源維護的主要內容有對電源電池進行充放電、對I/O模塊進行定期檢查、及時更換老化線路和元件、檢查電源系統接地分布、檢查線路接頭是否穩定良好、檢查系統的散熱設備是否正常等。可以說系統電源維護是分散控制系統的重點維護措施，也是避免不必要故障發生的有效手段，能夠大大提升系統的安全性和穩定性。
4結語
分散控制系統在電廠中能夠發揮重大的作用，其可以對電廠各部元件設備進行分別控制，又能夠協調統一各部功能。分散控制系統可能發生的故障較多，引發故障的原因也多種多樣，因此在日常工作中需要加強對系統的維護檢修，排除存在的問題，確保系統安全運行。
作者：楊勇 單位：湖北華電西塞山發電有限公司
控制系統論文:鍋爐自動控制系統論文
1DCS系統的基本構成
DCS系統在很長時間就已經得到了相關方面的普及工作，而且其在實際中的應用效果也是非常好的，可以說在各個領域的自動化控制技術領域都有其不可取代的地位。DCS系統就是集散的控制系統，系統的核心思想是通過分散控制，進而進行集中操作的指導方針。DCS系統主要是由上位系統還有下位系統構成，上位系統應用的是工業控制計算機，現場的數據，存儲，還有報警處理，打印以及控制參數的設定等，都是運用組態軟件來完成實時的顯示工作。在實際的作業工作中，通過借助于工業控制計算機，然后對上位系統進行全方式的控制，這方面的內容主要包括應用WinCC組態軟件，實現對現場數據進行的實時的顯示，處理，還有對各種參數進行的設定，以及對所有數據進行存儲的工作，對一些可能出現問題的數據，實現自動報警，還有最終數據的輸出功能等。而下位系統是由PLC構成的，同時還要連接現場的一些設備。在上下位系統之間，通過應用Ethernet來實現通訊，其根本目的就是要滿足對數據的實時監控。就目前而言，基礎的自動化控制系統組件主要有S7－300系列的PLC硬件，而系統平臺的主要界面是Windows2010，其監控軟件是WINCCV6.0，相應的編程軟件是STEP7V5.3。
2針對于DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統的整體方案
2.1控制任務的運行方法。
（1）自動調節
通過對鍋爐運行參數進行自動的調整，這樣來適應外界的負荷，還有工質參數的要求，同時還能讓鍋爐保持在比較經濟的工作狀況下運行。
（2）程序控制
在程序控制方面而言，比如引風機，鼓風機，還有爐排的啟動順序等，它們控制開關的啟、停以及運行等動作，通過先進的技術進行自動化的控制。
（3）保護聯鎖
如果是從保護聯鎖方面而言，比如鍋爐在運行的過程中，這個系統配置對水位是否正常，以及壓力是否正常等情況能夠進行報警的系統功能，同時還包括那么針對保護作用的，對壓力以及水位異常情況下的連鎖保護功能。建立電氣聯鎖保護系統，可以有效的預防和杜絕在設備關閉過程中的操作性失誤。
2.2控制系統本身的功能
（1）控制燃燒系統
燃燒系統的控制的目的就是確保蒸汽管內的壓力穩定，與此同時還要保障有足夠的燃燒效率。所以為了平衡這二者的關系，操作人員在調節鍋爐負荷以及燃料的時候，就需要及時的對送風，還有引風量進行有效的調節和改變。如果負荷增減的度量比較大，還可以選取調節措施為停開數層或某一層。
（2）鍋爐送風自動控制系統
鍋爐送風的主要目的是讓投入的燃料，在爐膛燃燒的時候，能夠自動的投入合適的風量，進而保障鍋爐的原料的有效燃燒，從而來提高鍋爐的工作效率。這里需要涉及到控制參數，而對送風的控制參數而言，主要是送風參數，還有煤氣的壓力參數，這兩個參數可以讓鍋爐的熱效率得到保障，通過借助不斷的對送風機擋板開度的大小進行調整，進而來實現送風壓力的自動調節的目的。如果有兩臺送風機同時的在運行，就應該并列其中的一個，而對另一個的送風機的擋板進行調節。
（3）對爐膛內負壓力的調節
平衡量和引風量的目標，是當鍋爐的運行處于穩定的狀態時，要保持它的為微負壓，做到這一點，系統就可以有效的并且安全的運行。爐膛中的負壓自動控制機制，是通過調節引風機入口的風門開度來實現的，這個過程中，一定要保持爐膛內的負壓在－20到10Pa的微負壓狀態之間，進而就可以保障鍋爐安全的燃燒。
（4）對蒸汽溫度的調節
在蒸汽溫度的調節方面，現在基本上都是選用自制的冷凝水噴減溫裝置。它的工作原理是按照蒸汽的出口處，對溫度測量的結果來判斷的，通過自動打開調節閥，然后對溫度進行有效的調整，以此來保障溫度處于正常合理的范圍之內，也就是在430到450℃之間。這些就是DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統的整體方案，這個方案的有效落實，在實際的生產中，不僅能夠給相關的操作人員以很大的方便性，而且還能有效的保障各個行業的生產加工工作，尤其是在對燃燒的鍋爐的保護方面，只要按部就班的執行每一項的工作內容，而不是偷工減料的落實工作，鍋爐在工作方面是不會出現比較嚴重的事故的，所以相關的領導和技術人員對一線的操作人員，一定要做好相關的培訓工作，進而保障DCS控制系統在實際的生產中發揮其較大的作用，給企業創造出更大的價值。
3針對于DCS控制系統的控制聯鎖保護技術
3.1鍋爐的保護設計和技術應用
為了安全的監控爐膛，更好的保障穩定的鍋爐燃燒情況，所以就需要控制好DCS的軟硬件。在運行的時候，被輸送到燃燒爐跟前的高爐煤氣，還有焦爐煤氣分別從鍋爐的燃燒器，送入到爐膛內部而進行燃燒過程，煤氣燃燒所需要的空氣是由鼓風機提供給，而鼓風機在工作的過程中，先要把冷空氣送到空氣的預熱器內，然后通過加熱后，再讓熱風道把熱空氣送進爐膛內。如果煤氣的壓力過低，或者鼓風的引風因為其他的故障而停止了工作，鍋爐的內部就會發生回火而造成爆炸的事故，對鍋爐中的所有氣動閥來說，在切斷層面上都必須要進行連鎖控制，這樣才能保障在出現異常的時候，所有的安全氣閥都可以被自動的連鎖系統給切斷，也就是說，點火煤氣壓力控制點火小的氣動閥，而噴氣自動閥，還有高爐煤氣壓力控制高爐的大噴氣動閥，在它們之間實現連鎖和切斷，這對于所有的氣動閥來講，如果讓引風機以及鼓風機進行全部的控制，那么一旦出現鼓風，引風機停止作業的情況，就會造成所有的氣動閥都會被快速的連鎖切斷。
3.2水位連鎖保護技術的應用
針對于DCS控制系統方面，其在處理水位變化方面能夠實現非常好的自動化控制。這個系統內設置了因壓力的大小而導致水位偏高或偏低的聲光報警裝置，還有因水位偏低而停爐熱工連鎖保護保護功能。尤其是氣泡水位的控制設計方案，其可以根據給水的流量，還有氣泡液位和蒸汽的流量對給水閥進行合理化的調節，進而保護了鍋爐水位的穩定性。
4總結
這種DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統，不僅能夠達到上面的效果，而且還能很好地實現節能，環保以及降耗，并且最終能夠達到良好的經濟效益以及社會效益目的，以上通過對自動化控制系統設計經驗的分析，尤其是在DCS系統反面下的鍋爐系統自動化控制系統應用的闡述，希望能給業界人士提供一些借鑒。
作者：王瑋琳 單位：西安磐石電力科技有限公司
控制系統論文:發電廠電氣設備控制系統論文
一、發電廠電氣設備DCS控制系統的特點
發電廠電氣設備DCS控制系統是發電廠電氣設備與DCS控制系統相結合的一個系統，該系統具有很多獨特的地方。通常而言發電廠電氣設備DCS控制系統是開放的，該系統中的相關模塊可以比較簡單地進行連接和拆卸。發電廠電氣設備DCS控制系統同時也比較，主要是由于該系統是數字化的，對于信號進行了量化。就發電廠電氣設備DCS控制系統的功能而言，該系統能夠十分成功地解決各種控制任務，同時由于該系統采用分散收集信息、集中反饋和處理的方式，使其能夠同時實現多功能控制。此外，發電廠電氣設備DCS控制系統十分靈活，處理信號和任務的方式可以采用多種方式。
二、發電廠電氣設備引入DCS控制系統的目的
發電廠電氣設備DCS控制系統近年來已經在諸多發電廠建立起來，現電廠在進行電氣設備控制時引入DCS控制系統有很多目的，其中最主要的目的有三個方面。其一是為了對整個發電廠的電氣設備進行集中控制，使得各個部分的控制與監測實現自動化，讓工作人員的工作量減少。其二是為了提高控制系統在控制發電廠的電氣設備時的性，DCS控制系統本身的數字化體系可以使得信號比較。其三是為了加強發電場控制系統對于整個電廠運行的監測與控制，實現真正意義上的自動化運行，大大提高了電廠的控制效率。除了以上三個方面外，發電廠引進該系統大多數是出于安全性考慮自動化運行減少了人員的使用，降低了安全事故發生的幾率，增強了工作人員的安全系數。
三、發電廠電氣設備DCS控制系統實現方式
1.回路監視、報警功能的實現回路監視、報警功能是整個發電廠正常運行的安全保障，在DCS控制系統中該功能的實現主要是依靠繼電器、開關、數字顯示屏，采用HWJ和TWJ繼電器來進行監控體系的信號轉換。使用開關按鈕連接在顯示屏上的控制按鈕來實現電路的切換與開斷。數字顯示屏是整個監視與報警功能實現方式的重大改變，大大減少了光電顯示牌的使用，使得信號向數字化轉變，并將所有監視信號和報警信號集中顯示在顯示屏上，使得工作人員在觀測發電廠運行狀況時能夠做到足不出戶而知“天下事”。通過以上三個方向的調整與改造，形成了一個完整的監視和報警數字化控制體系。設備實時控制功能的實現方式發電廠的電氣設備的實時控制功能的實現主要是依靠數字化的信號處理系統，該系統將所有與控制有關的參數諸如：水壓、氣壓、溫度、流量、功率等進行了直接的量化。與傳統的控制系統相比該系統不再使用各類儀表來進行參數轉化，直接的量化的數字參數能夠使得控制操作更加簡單易行。通過這些量化的數字可以在整個電廠的局域控制網絡內任一地點針對某一控制對象進行遠程控制。同時在自動控制方面該系統進行了邏輯優化，設立一系列的邏輯條件來對相關參數進行調整，只有相關參數到達閥值時，才會進行自動控制。
2.發電機組的勵磁系統、保護系統等的實現方式發電廠電氣設備DCS控制系統在處理勵磁系統、保護系統這些與發電廠安全運行相關的系統時，將這些系統與其他系統分離開來，使得這些系統在極端情況下仍然能夠正常地傳送信號到DCS系統終端上，使得工作人員能夠對突發狀況進行及時地了解與處理。在勵磁系統、保護系統與其他系統之間需要一個同步系統來確保所有信號的一致性和統一性，而這個同步系統使得發電廠并網時熱電控制系統和勵磁系統能夠統一起來。其他相關功能的實現方式總體而言發電廠電氣設備DCS控制系統在處理其他諸如汽量監測、發電機的啟停的功能時，大量減少了儀表的使用，基本上就保留了幾塊最基本的儀表，其余的的參數都采用數顯的方式來表示。同時一種新型的功能集成型控制系統已經問世，該系統能夠使得汽量監測所需要的線路大為簡化，使得該系統的安全性大幅度提升。在發電機的啟停過程中該系統避免了人員操作所引起的諸如電弧傷人之類的事故，該系統形成了一套完整的數字化控制啟停的程序，通過該程序可以處理各種突發狀況和實現人員操作無法進行的功能。自動化的啟停使得發電機的啟停不再是一個危險的操作過程。
四、結語
通過對發電廠電設備各個部分關于DCS控制系統的改造，我們能夠更加深入了解發電廠電氣設備DCS控制系統的相關特點和具體問題?，F有發電廠電氣設備的控制系統已經不能滿足社會發展的需求，需要引入新的控制系統。而DCS控制系統只是眾多控制系統中的一個，因而發電廠電氣設備的控制需要綜合各個控制系統的優勢來解決所遇到的問題和困難。總體而言，發電廠的電氣設備控制將實現無人化、智能化、連續不間斷運行，不斷提高發電場工作效率，降低運行成本。
作者：張愛婉單位：廣東粵電湛江生物質發電有限公司
控制系統論文:PLC型DCS控制系統論文
一、PLC型DCS控制系統在自動化生產線電子控制系統中的應用
1.功能說明設定機組電機開啟順序方面，依照機組步狀態字，確保啟動功能方面電機能夠與設定時間間隔相符合，依照機組狀態字命名規定，可以借助機組號對相關步狀態字加以匹配，還可以通過步狀態字查詢對應機組號。例如在及時車間第5機組中的“機組步狀態字”地址顯示為MB45，那么0-3位則屬于是及時步到第四步的步啟動步狀態，4-7位則屬于是及時步到第四步的步停止使能。需要特別注意的是步信號則也就屬于是脈沖信號。內部邏輯在電機控制功能中完成任務后，會向DR管腳輸入運算結果，控制電機運行狀態。根據相關經驗，一般開啟電機的時間會控制在1秒以內，該啟動時間與多數電機要求相符合，對一些延遲啟動時間的電機，可通過延遲程序對啟動時間進行相應延長。對于電機聯鎖程序，該電子控制系統包括三種聯鎖信號，也就是：設備聯鎖、啟動聯鎖及運行聯鎖。連鎖滿足定義代表數字是“1”，也就是說，設計程序可以啟動，而不滿足則用“0”表示，也就是說禁止啟動設計程序。啟動聯鎖方面，一般大型設備均輸出一個啟動指令，在功能模塊中接入信號。運行連鎖方面，根據相關工藝程序，可常規啟動設備前所有設備，這樣該設備才有得到啟動指令的權利。電機控制字方面，可將所有控制位合成一個整體字節，向功能模塊直接傳輸，使其更為快捷與高效。編號上，電機狀態字依照統一規則實施統一編排。電機下位調試方面，一般下位調試在這種電子控制系統中會直接調試STEP7編程。如果你想要啟動電機，則可以在確保聯鎖狀態可以對相關情況滿足的情況下，只需要把對應電機控制字的第0位置位即可，如果想要將電機運動停止，只需要將其控制位直接復位。
2.計算機監控組件邏輯程序控制系統在電子控制系統中具有獨立性，兩者是彼此自主運行、具有不同特征的控制單元。但是，因為兩者均在總線網絡和通訊協議額后應用，所以這兩大控制單元具有整體性特征。通訊中介主要是工業以太網，一方面能夠為控制站和控制站通訊服務，另一方面還可當作控制站和操作站的穩定介質，對站點數據傳輸極為有利。該系統在控制現場模塊與站點間，通過分布式IO滿足通訊之需，通過安全、穩定通訊總線，可以向控制單元及時發送現場信號。對PLC型DCS控制核大腦，具體包括網絡通訊系統、計算機監控組件、邏輯程序控制系統三大組成環節，也就是說，現場應該配備完善的計算機監控設備，由此DCS控制系統就能夠、高效、及時的完成電子控制任務。
3.軟件功能設計電子控制系統軟件的核心是實時監測和控制，此系統的軟件控制功能具有操作簡單、功能齊全以及較好的可視性等特點。系統的軟件功能的主要包括電站運行狀態的檢測，故障檢測、報警與處理，信息的顯示、儲存與打印，電站功能控制以及安全功能。電站運行狀態的檢測與顯示主要是在電子控制系統中顯示生產線的基本參數與運行狀態，把這些信息集中顯示在系統監控界面上，以便于工作人員對電站工作狀態和參數的查詢。系統故障的檢測與處理主要通過實時監測自動化生產線的故障處理系統判斷故障發生的具體位置和類型，如果系統由異常，相關功能會自動進行聲光報警。系統的報警類型一般有多種，比如開關阻塞故障報警、發電機啟動失敗報警等等，根據不同的故障原因，有不同的故障報警信號，故障報警系統界面的設置一般有消聲、消閃按鈕。故障信號心事設置，一般有顯示故障信息和歷史故障信號，比如故障發生的時間、故障持續時間以及故障的類型等，系統把這些信息全部儲存在觸摸屏的緊湊式儲存卡內，以便于工作人員隨時、隨地的查詢和處理，同時有利于工作人員分析當前船舶電站情況。功能控制方式一般由遙控、自動和手動3種，一般情況下遙控模式下，操作人員通過界面顯示的信息，利用按鍵控制電站設備；而在自動控制模式下，工作狀態由PLC自動控制管理，它能夠針對不同設備不同的的運行狀態實進行影響的自動控制。安全控制功能的設置主要是為了防止系統在運行過程中存在的操作無序性、任意性，而導致的系統損壞和癱瘓。系統的安全功能一般通過用戶權限設置和優先級設置進行實現，一般情況下，系統內為了降低人為故障率，軟件系統會設置有操作權限，操作權限一般有兩種形式：級別權限和優先級權限，其中優先級安全設置主要是對于遙控模式和手動模式下進行優先級設置，避免操作系統的混合實用導致的系統故障的出現。
4.通信軟件設計通信協議和格式設計此系統的通信協議一般采用Modbus協議和RTU通信模式實現信息的收集與儲存。在使用Modbus協議之前要對數據進行實時校驗，再此通信模式下采用16位CRC進行系統校驗，以便提高系統的性和穩定性?？刂葡到y的數據量比較多，在RTU通信模式下，利用上位機進行數據的讀取與查詢，數據的發送采用中斷方式。根據PLC單元數據接收系統命令，然后由報警子程序把各個數字信息分離出來對每一位數字信息進行逐一顯示。同時也包含報警信號數據。另外，此系統還能進行模擬量的查詢，通過PLC讀取21個單元數據，在RTU通信模式中每個字節半酣幾個6進制數據，以此獲得模擬量數據。PLC接收導致以上命令，將單元數據傳輸給控制軟件，經過子程序等額處理，把這些數據轉化為相應的模擬量。PLC端設計此模塊編程語言和兼容功能采用FBD語言實現，此語言形式具有較好的直觀性，同時可讀性也比較高。上位機和PLC通信采用查詢方式，通信端口采用Com2，擁有1個停止位，沒有奇偶校驗位。PC端設計分析PC端設計編程主要采用VC++，下位機的設置一般采用查詢方式實施，而其參數則和通信參數相同。上位機的主要功能是讀取下位機PLC，讀取間隔比較短，周期一般為300ms,取得的下位機命令需要放在固定的緩沖區內。通信軟件設計分析控制系統通信軟件的設計要考慮較多問題，比如通信的性、穩定性等，一般情況下通信系統的分析與設計要在光鏡線完成，利用系統調試功能進行設置，控制系統通信情況的穩定、程度可視性高低、界面是否有好以及監控功能的完善，均要通過通信系統來完成，所有通信系統的設計在控制系統中具有廣泛的應用價值。
二、結語
DCS控制系統產生與發展的基礎是單回路微機控制系統，該系統對通訊技術、計算機技術、過程控制技術以及CRT顯示技術進行了綜合，通過分層分級形式與集中操作、分散控制、分而自治以及分級管理設計原則，對以往計算機控制危險、復雜的人機聯系及模擬儀表功能單一等所存在的不足進行了有效解決，DCS控制系統本身所具有的通用靈活性與安全性等特征，使其被廣泛應用于工業控制領域，將PLC型DCS控制系統應用于自動化生產線電子控制系統中，有利于自動化生產線中電子控制系統功能的實現。
作者：陸晶晶單位：遼寧石化職業技術學院
控制系統論文:LOGO陶瓷除塵器控制系統論文
一、陶瓷除塵器用LOGO控制系統構成及控制方式
1.在陶瓷除塵器控制系統中脈沖噴吹方式為在線噴吹（即過濾過程中進行噴吹）?？刂品绞綖樽詣涌刂坪褪謩涌刂疲渲凶詣涌刂品譃闉闀r間控制和壓差控制。除塵器達到反吹時間或壓差設定值時，將進入反吹工作狀態，脈沖電磁閥逐一快速打開／關閉（脈沖寬200－300ms，脈沖間隔20－300s，噴吹周期間隔為15－120min），手動控制為各脈沖電磁閥單一控制。自動卸灰控制方式分為為自動控制和手動控制，自動控制位是時間控制和灰料高度控制（即達到料位計測量高度設定），除塵器達到卸灰設定時間或灰斗料位計報警時開啟卸灰，卸灰閥開啟時間為2－20min，開啟間隔為30－180min，開啟同時倉壁振動器震動，手動控制為卸灰閥和振動器單一控制。為實現上述要求，滿足陶瓷除塵器控制系統運行性、可操作性及自動化程度，控制系統設計采用LOGO為主控單元控制回路。根據高溫陶瓷除塵器輸入輸出點的要求，選用LOGO！12／24RC＋LOGO！DM1624數字量模塊＋LOGO！AM2＊2模擬量輸入模塊，共計16個數字量輸入、12個繼電器輸出、4個模擬量輸入。DC24V電壓輸入信號，DC24V繼電器輸出，DC244－20mA模擬量輸入。輸入信號連接系統手動和自動啟停按鈕及料位計報警信號，繼電器輸出連接電磁閥線圈、卸灰閥線圈及振動器線，模擬量輸入連接變送器用于監控除塵器工作狀態，在LOGO！LCD上顯示。
2.脈沖寬度、間隔、周期間隔及卸灰閥開啟寬度、間隔可在LO－GO！控制面板修改相應定時器。LOGO！LCD顯示屏顯示及面板操作替代了S7－200／S7－300＋觸摸屏，有效降低硬件成本軟件的編輯量。系統接線和LOGO！脈沖噴吹控制為噴吹自動時間自動開／噴吹壓差自動開（I1／DM1624I8）按鈕閉合，達到自動噴吹的設定時間或壓差（AM2I1壓差信號）設定值，LOGO！控制器按照編輯的程序開始運行，脈沖電磁閥逐一快速打開或關閉脈沖寬200－300ms脈沖間隔20－300s噴吹周期間隔為15－120min，依次周期循環反復，噴吹自動關（I2）按鈕閉合程序中的定時器復位，時間控制噴吹停止。卸灰控制為卸灰閥自動開（DM1624I3）按鈕閉合，達到自動卸灰的設定時間或料位輸入閉合（DM1624I7），LOGO！控制器按照編輯的程序開始運行，卸灰閥開啟時間為2－20min，開啟間隔為30－180min，開啟同時倉壁振動器震動，卸灰閥自動關（DM1624I4）按鈕閉合程序中的定時器復位，時間控制噴吹停止。手動控制為系統針對各閥門和設備設置單一控制，電磁閥手動按鈕1＃－8＃（I3－DM1624I2）、卸灰閥手動（DM1624I5）按鈕和振動器手動（DM1624I6）按鈕，分別點動控制電磁閥1＃－8＃、卸灰閥和振動器。
二、總結
以往高溫陶瓷除塵器的自動控制系統多采用PLC組合觸摸屏控制和脈沖控制儀控制。PLC組合觸摸屏控制雖功能強大但成本隨之增加。脈沖控制儀控制雖成本較低但系統較小、控制點少且功能不完善。本文論述的西門子的小型PLC－LOGO！控制系統，延續了西門子S7－200S7－300的穩定性，同時成本與同脈沖控制儀控制系統相當。LOGO！的性和先進性滿足了高溫陶瓷除塵器控制系統要求。
作者：張振薛友祥李杰焦光磊李亮單位：山東工業陶瓷研究設計院有限公司
控制系統論文:生產線控制系統論文
一工藝流程該系統
每條生產線由立式上料機、高速除磷機、多道被動軋機、主動軋機、輥縫調整、在線質量檢測、中頻退火、廢鋼剪切裝置、夾送裝置、吐絲機、輸送輥道、集卷站組成。三條生產線配合地輥運輸機、上料機液壓站、軋機稀油站、集卷站液壓站、卸卷站液壓站以及打包機組成系統。熱軋光圓盤條通過立式上料機進入高速除磷機去除表面氧化皮，然后進入被動軋機，由主動軋機帶動將鋼筋壓扁，主動軋機將鋼筋軋出花紋，通過輥縫調整調節壓軋量。軋出花紋的鋼筋進中頻退火裝置對鋼筋加熱退火，通過廢鋼剪切裝置將不合格的廢鋼碎斷處理，成品鋼筋經夾送裝置送入吐絲機。吐出的盤圓鋼筋經輸送輥道冷卻后送入集卷站收集，成卷后的鋼筋經地輥運輸機送至打包機打包，經卸卷站送出系統運至倉庫。
二控制系統
1系統組網考慮到生產系統的穩定性
以及中頻退火干擾等因素，我們選擇了市場上技術比較成熟應用較廣的西門子系統。生產線CPU采用S7-317-2PN，地輥運輸機和各個液壓站采用S7-315-2PN，稀油站采用S7-312C+以太網模塊，這樣所有的設備均能通過以太網連接至中控室交換機，通過中控室工程師站調試設備更改程序，通過操作員站遠程操作設備，查詢各個設備的工作狀態、故障內容等信息。在線測徑儀采用天津兆瑞公司的近期產品，通過以太網通信，能夠實時顯示鋼筋的基圓尺寸、縱肋高度等信息，為在線質量檢測提供了保障，也為在線質量自動調整提供了前提。所有設備通過工業以太網連接至主操作室交換機，實現實時監控與數據交換。
2生產線主站與遠程
IO組態生產線CPU采用S7-317-2PN，按照距離遠近將設備分成7個從站，采用ET200S和ET200M的遠程IO，所有站通過工業以太網與主站CPU連接，7個從站分別是上料機站、軋機站、飛剪吐絲輥道站、集卷站、中頻1站、中頻2站和中頻3站。在需要操作和監控的地方設置了觸摸屏，采用西門子的MP277觸摸屏，通過以太網與主站PLC通信。
3主站PLC與變頻器
DP通信現場變頻器均采用偉肯NXP系列，通過調取偉肯提供的GSD文件，對各個變頻器組態。根據工藝及機械要求，包括上料機的送料小車、旋轉小車和升降臺共3臺變頻器；軋機部分1臺變頻器；廢鋼剪切裝置1臺變頻器；夾送裝置1臺變頻器；吐絲機1臺變頻器；輸送輥道8臺變頻器；集卷站的升降臺、托盤、小車3臺變頻器。共計18臺變頻器，通過DP總線實時傳遞啟停信號和速度指令。
4控制要點
4.1生產線自動化控制
生產線的自動化主要體現在全自動上料機、全自動集卷站、全自動地輥運輸線上。全自動上料機從上料到送料再到換料，基本實現一鍵式操作，每次只需在原料接頭后按按鈕確認即可，整機包括二十余個接近開關和五個光電開關，為自動化提供條件。全自動集卷站與全自動地輥運輸線互相配合，實現自動落料，自動剪切，自動換料架，整機也有十余個接近開關和數個光電開關。全自動地輥運輸線由百余節軌道組成，料架在運輸線上自動運行，完成卸料。
4.2生產線速度匹配
由于整條生產線從上料到集卷為一整條長絲，因此對生產線的速度匹配提出了較高要求，特別是軋機與夾送電機之間，夾送電機太快容易將鋼筋拉細，太慢又容易堆鋼，在電機的控制模式上選擇了速度控制與轉矩控制相結合的方式，滿足了控制要求。吐絲機的速度決定了產品的圈形大小，而且速度的快慢與圈形的大小并不是線性的關系。最終，通過生產實踐，吐絲機的速度采用自動調整加手動微調的方式進行控制，滿足了產品質量要求。
4.3軋機閉環控制與中頻退火
無論是生產線速度匹配還是中頻退火都要求軋機速度穩定，對軋機變頻器采取帶編碼器的閉環矢量控制方式，基本滿足要求。中頻退火作為整條生產線的工藝核心，基本滿足了輸出穩定、響應迅速、高效節能的要求，為生產高性能產品提供了依據。而軋機與中頻的工藝配方也為全線的自動化與高速生產提供了保障。該工藝配方是合力公司幾年來生產實踐的結晶，具有很高的實用性和適應性，能夠保障產品質量。
4.4飛剪碎斷生產線啟動時
中頻退火的啟動過程中產生質量不能達標的廢鋼，為滿足生產質量要求，需要將之從成品中去除，于是便有了飛剪碎斷裝置。該裝置是在原來的定尺剪切的基礎上改裝得來，用變頻器替換了伺服控制器，這就對變頻器的啟動加速和制動減速性能提出了很高要求。如果加速時間過長，在切到半圈內不能達到生產線速度，就會產生堆鋼。如果中頻退火達到規定溫度，在停切時不能及時停車，就會造成飛車，影響生產線連續運行。最終采用凸輪控制模式，滿足了生產工藝要求，既不會使變頻器加速報警，又保障了及時制動。
三結語
西門子控制產品與冷軋生產線的結合，保障了冷軋帶肋鋼筋在合力公司的高速穩定生產，也將會進一步推動冷軋帶肋鋼筋工藝與設備的發展。合力公司還將繼續研發更先進的生產線，為市場提供高、精、尖的設備。
作者：靳紅洲李偉張明杰單位：安陽合力高速冷軋有限公司技術中心
控制系統論文:CBTC車載控制系統論文
一安薩爾多CBTC車載控制系統
安薩爾多CBTC列車控制系統由列車自動監控（ATS）系統、列車自動防護（ATP）系統、列車自動駕駛（ATO）系統、計算機聯鎖（CBI）子系統、數據傳輸（DCS）子系統等組成。CBTC車載控制系統提供ATP和ATO功能，負責確定列車速度和位置、超速保護、緊急制動、列車?？俊⒎较蚩刂?、安全的車門控制、CBTC運行模式等。車載控制系統設備包括車載控制器（CC）和速度傳感器、查詢應答器主機（TI）天線、司機操作顯示單元（TOD）和移動無線設備（MR）天線。CC與速度傳感器、TI主機和TOD接口，以確定列車的位置，顯示駕駛信息，設備狀況，并給司機報警。本系統采用開放式架構的數據傳輸子系統，采用802.11g來提供更大的帶寬和更強的抗干擾的數據通信能力；采用802.11i無線網絡技術來保障安全，阻止未授權用戶進入網絡；防火墻提供額外的防護措施來抵御惡意攻擊。MR用于車載設備和軌旁設備之間傳輸數據。ATP和ATO子系統通過兩個獨立的以太網連接到MR。A、B網同時工作，當一端通信中斷時，系統會接受另一端的車地通信信息，以保障車地通信的可用性，實現冗余車載網絡的交換和擴展。以太網擴展設備ESE利用雙絞電纜彼此連接，實現車廂之間的網絡通信。當列車經過信標時，儲存在其中的信息通過應答器天線發送給TI主機。主機接收到報文后進行解碼，將解碼后的數據用兩個不同的通道傳送給CC。CC將會關聯來自TI主機的診斷信息、磁場強度信號和信標正在讀取的信息來判斷TI主機是否故障。隨著車輪輪齒的轉動，當傳感器經過輪齒的時候會輸出數字脈沖。這些脈沖由硬件計數器來計數，可以在給定周期內測試速度。系統采用獨立的模塊測量列車的位移和速度。即使其中一個速度傳感器部分失效，CC也會正常工作。2個光電速度傳感器和4個加速度計（2個數字型和2個模擬型，以避免共模故障），用于速度測量和車輪空轉/打滑的補償。一旦檢測到空轉/打滑，CC將利用速度傳感器上一次的安全速度和位置，通過加速度計測量出來的加速度來更新列車速度和位置，位置誤差通過信標來消除。每個處理器有四個處理模塊：應用處理器模塊（App），比較處理器模塊（VO），交互式存儲處理器模塊（ME），接口處理器模塊（CPL）。App用于計算，VO對數據結果進行檢查，ME實現數據共享，CPL主要處理數據的輸入和輸出。處理器采用3取2比較結構，通過各自的APP模塊獨立運算，相互通過ME模塊交換結果，再通過VO模塊表決，保障三個計算機至少有兩個的結果一致。如果表決同意，處理器會通過通信模塊發送控制信號給列車，允許列車繼續運行。這也就是保障在單點故障時的安全運行的冗余方式。
二ATO與ATP子系統
ATP子系統是保障列車運行安全的系統，它根據線路數據、列車臨時限速信息、聯鎖設備提供的列車進路信息，提供列車運行間隔控制、超速防護、車門和站臺屏蔽門監督等安全防護功能，且符合故障-安全原則。ATO子系統在非人工狀態下通過控制牽引和制動力來控制列車運行，列車按運行圖規定的區間走行時分行車，自動完成列車啟動、加速、巡航、惰行、減速和停車的合理控制。ATO子系統為熱備份，即當主ATO單元故障時，能夠自動從主ATO單元切換到備用ATO單元。“熱備份”在這里是指主備兩套ATO單元運行相同的軟件，獲得相同的傳感器輸入，獨立進行運算；但是同時只有一套ATO單元作為主機和其他子系統如ATP、車輛、TOD、ATS等交互，備用ATO不提供任何輸出。僅當檢測到當前主ATO單元發生任何故障時，并且列車停車后，能夠自動進行切換，這樣，就避免了影響運行，或司機進行一些不必要的操作。ATO和ATP分別運行于獨立的CPU處理器中，彼此通過高速PCI總線連接。系統采用連續速度-距離曲線控制模式進行閉塞設計。當列車運行速度接近ATP較大允許速度時，車載設備產生聲光報警，并采用常用制動降低列車速度。采用常用制動時，系統連續地檢查列車的制動率，如常用制動率達不到規定值，或車速未按要求進行減速而列車速度達到ATP緊急制動觸發曲線速度時，實施緊急制動。
三結束語
基于CBTC的車載控制系統采用統一標準，易于實現互通互聯；硬件冗余，保障了高性；實現了車-地之間的雙向、實時、高速、、安全的移動通信，完成了列車超速防護，保障列車以最小間隔安全運行。該系統已成功應用于沈陽、西安、杭州、鄭州、成都等城市。
作者：金麗美單位：沈陽鐵路信號有限責任公司
控制系統論文:PLC控制系統論文
一通信原理
1并行通信與串行通信工程應用中
為實現分散控制和集中管理，控制系統的各個部分必定要相互進行數據通信。按照傳輸方式，可分為并行通信與串行通信。并行數據通信是以字節或字尾單位的數據傳輸方式，其特點是傳輸速度快，但傳輸線的根數多。適用于近距離數據傳輸。串行數據通信是以二進制的位（bit）為單位的數據傳輸方式，每次只傳送1位，適用于舉例較遠的場合。工業控制一般使用串行通信。PC機和PLC都有通用的串行通信接口，例如RS-232C和RS-485接口。
2異步通信與同步通信在實際通信中
操作時很難保障數據接收方和發送方有相同的傳輸速率，為了保障發送過程和接受過程同步，不發生累計誤差造成的錯位。可以根據實際通信要求選用同步或異步通信方式。異步通信發送字符的信息格式有1個起始位，7、8個數據位，1個奇偶校驗位（可省略），1、2個停止位組成。在通信開始之前，通信雙方需要對所采取的信息格式和數據傳輸速率作相同的約定。由于1個字符中包含的位數不多，及時發送方和接受方的收發頻率略有不同，也不會因兩臺設備之間的時鐘脈沖周幾的積累誤差而導致收發錯位。其特點就是傳送附加的非有效信息較多，傳輸效率稍低。同步通信方式以字節為單位（8bit），每次傳送1、2個同步字符，若干個數據字節和校驗字節。在同步通信中，發送方和接收方要保持同步，因此要用調制解調的方式從數據流中提取出同步信號，使接收方得到與發送方相同的接收時鐘信號。其傳輸速率較高，一般用于高速通信。
3單工通信方式與雙工通信方式
單工通信方式只能延單一方向發送或接收數據。雙工方式的數據可以沿兩個方向傳送，每一個站既可以發送數據也可以接收數據。雙工方式又分為全雙工和半雙工兩種方式。
二PLC通訊功能介紹
PLC其它PLC，變頻器，PC機，遠程設備，工業以太網等按照不同的通信協議進行通信，文章主要介紹PLC與PC機之間的通信。PLC與使用自由端口模式的PC機的通信：自由端口模式為PC機與PLC之間的通信提供了一種方便和靈活的方法。在自由端口模式，PLC的串行通信有用戶程序控制，可以用接收完成中斷、字符接收中斷、發送完成中斷、發送指令和接受指令來控制通信過程。發送指令（XMT）啟動自由端口模式下數據緩沖區的數據發送。通過指定的通信端口，發送存儲在TBL中的信息（最多255個字符）。發送結束時可以產生中斷事件。接收指令（RCV）初始化或終止接收信息的服務（最多255個字符）。通過指定端口，接收的信息存儲在TEL中。在接收完一個字符時，或每接收一個字符均可產生一個中斷。
三VB通信功能的介紹
1Windows環境下上位機通信軟件介紹
在Windows環境下，上位機與PLC實現串行通信，需要有軟件提供人機交互平臺，實現通信控制。常用的可實現串行通信的軟件有WinCCflexible組態軟件和VB程序設計軟件。由于實際工程需要的多變性及復雜性，多選用VB搭建人機交互平臺。VB不僅能實現串行通信，還能滿足各種工程實際的不同要求，設計不同的面向對象的工作窗口界面。它本身提供的各種控件，可以方便簡易的實現各種設計要求。
2MSComm控件的屬性
VB提供了一個串行通信控件MiscrosoftCommControl，即MSComm控件。編程人員只需要設置和監視MSComm控件的屬性和事件，就可以輕而易舉的實現串行通信。MSComm控件提供了兩種處理方式，即可產生兩種事件進行通信，事件驅動方式和查詢方式。事件驅動方式：Rthreshold屬性非0時，收到的字符或傳輸線發生變化時就會產生串口事件OnCome。通過查詢CommEvernt屬性可以捕獲并處理這些通信事件。查詢方式：通過查詢接收緩沖區的字節數（InputBufferCount）屬性值，處理接收到的信息。
四應用實例
城市交通路口信號控制充分應用了這一通訊功能的應用?，F代社會多變的交通狀況。傳統的交通控制方法已經不能解決目前的城市交通問題，因此基于PLC可通信的控制系統可時效性的解決這一問題。
五結束語
基于PLC控制系統的通信過程明顯將現有控制技術提升一個新的階段。通信技術已經是工業控制中不可或缺的一個重要環節，也會是未來發展的主要方向，以滿足現代工程遠程化，實時性的發展需要。
作者：趙劍孫曉琳單位：中國汽車工業工程有限公司
控制系統論文:PROFIBUS-DP控制系統論文
一控制系統的構成
1系統硬件結構
PCB壓合系統由壓合機系統、工藝底板輸送系統、工藝鋼板清洗輸送系統、工藝蓋板輸送系統、銅箔疊配輸送系統等子系統組成。其中壓合機系統由于是德國制造，無法集中考慮，因而是單獨DCS控制系統，本系統分為四個子系統，即工藝底板輸送系統，工藝鋼板清洗輸送系統，工藝蓋板輸送系統，銅箔、鋼板疊配輸送系統等。37臺變頻器、觸摸屏和二層的PLC通過PROFIBUS總線有機連在一起。省去了大量的I/O點和布線費用，性也得到了極大的提升。具體主要有以下六部分：
1.1主站S7-300，主要負責銅箔、鋼板疊配輸送系統按“三明治”規律
全自動的運動控制及收集各個子系統EM277通信模塊發送來的工位工作狀態信息（包括工位忙與不忙、操作中等）及工位采集數據的信息（包括銅箔規格、鏡板規格、內層代碼、成品代碼），再通過總控工控機的PQ20橋接模塊發送給總控進行處理。
1.2從站（工藝底板輸送系統）的S7-200負責工藝底板
在拆板和排板之間按規定的路線高效傳送和定位，從站內采集的數據信息和運動狀態信息（工藝底板傳送的路線各工位的狀態信息，例如“正在輸送”、“允許輸送”、“禁止進入”）通過PROFIBUS總線送至主站進行處理。主站隨時掌握各子系統的運動狀態。從站內，大量的I/O信號不進入主站，由從站的S7-200處理。如傳感器等運動控制，由從站的S7-200按設定的程序執行。由于其間設備距離比較近，從站的S7-200和主站S7-300之間的數據通過PROFIBUS總線進行交換，因而大大節省了相關的電纜敷設費用。
1.3從站（工藝鏡板清洗輸送系統）的S7-200負責成品分解、鋼板的磨刷清洗、儲存及高效輸送
通過PROFIBUS總線送至主站進行處理。主站隨時掌握本站的運動狀態。本從站內，大量的I/O信號不進入主站，由從站的S7-200處理。傳感器等運動控制，由從站的S7-200按設定的程序執行。從站的S7-200和主站S7-300之間距離較進，其數據通過PROFIBUS總線進行交換，因而大大節省了相關的電纜敷設費用。
1.4從站（工藝蓋板輸送系統）的S7-200負責工藝蓋板
在上料和卸料之間的高效傳送和定位，從站內采集的數據信息和運動狀態信息（工藝蓋板存放工位高度、工藝蓋板卸載工位、工藝蓋板放置工位的狀態信息，例如“正在輸送”、“允許放置”、“禁止進入”、“正在校正”）通過PROFIBUS總線送至主站進行處理。本從站內，大量的I/O信號不進入主站，由從站的S7-200處理。傳感器等運動控制，由從站的S7-200按設定的程序執行。由于從站的控制系統和相關設備距離比較近，從站的S7-200和主站S7-300之間的數據通過PROFIBUS總線進行交換，因而大大節省了相關的電纜敷設費用。
1.5從站彩色觸摸屏，負責本系統內的手動操作、數據設定及運動控制的動態顯示。
1.6總控工控機
由于信息采集的關系，也屬于PROFIBUS的從站，總控可以通過組態軟件顯示系統的運行與產品信息，總控組態軟件也可以將信息傳入到SQL數據庫中以保存信息。基于PROFIBUS-DP的PCB壓合控制系統的平面布置圖中顯示：控制系統分為總控室（工控機）、系統主站：“三明治”疊配系統、系統從站1：工藝底板輸送；系統從站2：工藝鏡板清洗輸送；系統從站3：工藝蓋板輸送。
2系統軟件設計控制系統的軟件設計包含主站軟件、3個從站軟件、總控工控機軟件。
2.1主站軟件
主站軟件包括S7-300硬件組態，分配DP地址，從站的輸入輸出字節地址、與3個從站（S7-200）內采集的數據信息和運動狀態信息通信、與總控工控機的數據收集轉發程序、“三明治”疊配系統的控制程序。及時，S7-300硬件組態：由于采用PROFIBUS-DP現場總線，主站和各從站的通訊無需編寫專門通訊程序，只要在S7-300硬件組態中，配置PROFIBUS總線DP地址與輸入輸出字節地址及字節數即可。第二，與3個從站（S7-200）內采集的數據信息和運動狀態信息通信：主站S7-300與從站S7-200通訊，其數據通過EM277模塊從主站傳輸給從站，達到數據交換。在S7-200的程序中，V0.0～V3.7是作為S7-300主機向S7-200主機傳送數據的輸入點使用的，V4.0～V7.7是作為S7-200主機向S7-300主機傳送數據的輸出點使用的，在S7-200中作為輸出給S7-300的數據，可以是Q*.*，也可以是I*.*，而作為S7-300輸出給S7-200的數據，可以是Q*.*，或者是I*.*，例如S7-200站的I0.0，可以通過V4.0～V7.7間任一點傳送到S7-300主站上去，也可以讓S7-300主站通過V0.0～V3.7間任一點傳送到S7-200站來。第三，總控工控機軟件，可將采集到的所有數據，經過PROFIBUS-DP存入總控工控機的SQL2000數據庫存儲。
2.2從站（工藝底板輸送系統）軟件
工藝底板高效輸送和定位的控制程序、向主站發送工藝底板傳送的路線各工位的狀態信息（例如“正在輸送”、“允許輸送”、“禁止進入”）和接受主站指令信息。
2.3從站（工藝鏡板清洗輸送系統）軟件
成品分解、鏡板磨刷清洗、儲存及高效輸送的控制程序、向主站發送工藝鏡板傳送的路線各工位的狀態信息（例如“正在輸送”、“允許輸送”、“禁止進入”、“正在清洗”）和接受主站指令信息。
2.4從站（工藝蓋板輸送系統）軟件
工藝蓋板在上料和卸料之間的高效傳送和定位的控制程序、向主站發送從站內采集的數據信息和運動狀態信息（工藝蓋板存放工位高度、工藝蓋板卸載工位、工藝蓋板放置工位的狀態信息，例如“正在輸送”、“允許放置”、“禁止進入”、“正在校正”）和接受主站指令信息。
二總控工控機軟件
工控機的程序用VB編寫，VB通過ADO對象，對SQL2000數據庫進行插入、查詢、刪除等操作，記錄顯示各個工位數據信息和運動狀態信息。
作者：何云松單位：杭州華日電冰箱股份有限公司
控制系統論文:智能吹灰控制系統論文
一機組配置
鍋爐為北京B&W公司SWUP鍋爐。過熱器系統由屏式過熱器、后屏過熱器、高溫過熱器和低溫過熱器組成；再熱器系統由低溫再熱器和高溫再熱器組成；省煤器布置于尾部豎井前后煙道，同時還配備了一臺回轉式空氣預熱器。吹灰器由上?？巳R德貝爾格曼機械有限公司生產。過熱器管組、再熱器管組及省煤器配備了PS-LL型長伸縮吹灰器，共70只，空氣預熱器配備了1只PS-AT型和1只AHLW型半伸縮吹灰器，AT1位于空預器煙氣入口，AL1位于空預器煙氣出口。
二吹灰策略及算法
基于在線監測技術的“智能吹灰控制系統”可地監測受熱面的結渣積灰程度，并根據機組運行情況及時有效地采取不同的吹灰策略，在保障機組安全穩定運行的基礎上，既維持了受熱面清潔的狀態，又避免了不恰當的吹灰頻率造成的無謂的吹灰汽耗和吹灰電耗，同時減輕了磨蝕和熱應力對受熱面造成的損壞，延長了受熱面的壽命，并降低了吹灰裝置的維修費用。
1主要數據處理及算法確定
在數據預處理模塊中，采用狀態預處理、多路采樣、中位值平均濾波等方法對不良數據進行過濾，使所有使用的數據都滿足性要求。算法依據機組熱力系統基本原理和運行規律，通過研究國內外400多種煤質數據，得到理論空氣量與煤質低位發熱的關系，依據鍋爐輸入熱量與風量內在約束關系得到氧量。對流受熱面污染監測模型以鍋爐熱平衡計算為基礎采用受熱面傳熱系數的變化來反映受熱面的積灰狀況。各受熱面統一采用清潔因子定量表示受熱面污染狀態布連電廠各個對流受熱面工質側皆有進出口溫度、壓力和流量測點，同時還至少有一側的煙溫能夠通過測點或計算得到，因此可通過熱平衡計算出另一側的煙氣溫度進而得到傳熱溫壓和實際傳熱系數。對于空氣預熱器采用折算壓差和低溫腐蝕系數定量表示受熱面的污染程度。低溫腐蝕傾向系數由空預器冷端綜合溫度（即煙氣出口溫度加空氣入口溫度）與低冷端綜合溫度的比值得到，該數值越低表示空預器受低溫腐蝕的概率越大，由于低溫腐蝕越強，空預器受熱面的積灰的傾向越嚴重，因此采用該值表征受熱面的污染程度。
2基于模糊控制的受熱面吹灰判定
電站鍋爐如負荷、燃燒器運行方式、煤質等都對受熱面的積灰速率有一定的影響。只有清潔因子結合現場運行經驗才能進行的吹灰判定，需將自然語言的模糊規則運用到吹灰控制中，這恰恰屬于模糊控制范疇。在構建智能吹灰模糊控制模型的過程中根據不同的受熱面類型，將影響吹灰的因素作為模糊控制的輸入參數，依據模糊控制輸入參數和電廠運行經驗制定模糊控制規則庫，以隸屬函數做模糊評判，得出受熱面吹灰置信度，該值大于設定值時判定受熱面需要吹灰。各受熱面的模糊輸入特征參數和輸出特征
三智能吹灰控制系統架構
1硬件架構
布連電廠智能吹灰控制系統硬件主要由智能吹灰服務器、智能吹灰操作員站、智能吹灰交換機、可編程邏輯控制器（PLC）、IO模塊等組成。
2軟件系統
布連電智能吹灰控制系統軟件主要由基礎平臺、吹灰應用平臺、綜合服務平臺和數據接口組成。基礎平臺主要負責機組工況參數、吹灰器設備及分組和智能吹灰模型關鍵參數的配置與存儲。吹灰應用平臺的主要功能是對各受熱面污染狀況進行監視和報警。綜合服務平臺主要負責機組運行工況判定、受熱面積灰污染監測模型的實時計算、受熱面智能吹灰控制指令的發出與吹灰器運行狀態監控。
四投運效果智能吹灰系統
通過吹灰熱態實驗，系統對包括空氣預熱器在內的鍋爐各對流受熱面都建立了相應的污染監測數學計算模型。同時根據吹灰前后清潔因子曲線變化趨勢，確定了受熱面的污染下限和上限，進而在其后的連續監測中能有效掌握鍋爐受熱面的污染狀況。通過此套系統的投運，實現了以下功能：①實現污染可視化。智能吹灰系統以數字和圖形方式給出了各受熱面當前積灰污染及結渣信息，提供了污染判斷模型的數據接口，通過將操作人員長期積累的經驗與模型進行數據融合，提供了對模型進行不斷優化的方法，提高了模型的適用性和性。②提高自動化管理水平。智能吹灰系統能有效提高智能吹灰系統的投入率，保障按需適量的吹灰效果。設計方案不僅滿足了不同區域的按需吹灰需求，而且將不同吹灰區域的吹灰時間控制在2小時以內，很好地平衡了運行操作與自動系統投入各自需求，使自動吹灰系統便于投入。③達到了較好節汽效果、優化了吹灰頻率和針對性智能吹灰系統投運后，按污染程度以及傳熱特性和熱量需求比例，對各個受熱面給出了不同于以往且更有針對性的吹灰策略。對比工況每天可節省吹灰器投運數量達27%節汽效果顯著。除此之外對不同傳熱區域的吹灰器投用占比率也有一定變化。④提高主、再熱汽溫。智能吹灰方式有利于在負荷較低時提升過熱器二級減溫水流量，增加主汽溫調節余量，提升再熱汽溫。⑤改善了相關經濟安全性指標。對吹灰系統而言，通常需要關注的指標有關乎鍋爐效率的排煙溫度；影響空預器安全運行和未來SCR投運后使用效果的省煤器出口煙溫；直接關系機組熱效率的鍋爐再熱減溫水流量等指標。智能吹灰系統對以上指標均有改善。
五收益分析
智能吹灰系統減少了吹灰器投運數量，這有助于降低吹灰設備的折舊損耗，此外還減少了鍋爐補水帶來的費用。主要收益包括節省吹灰蒸汽以及鍋爐效率提升后所節省煤耗。
六結論
智能吹灰控制系統的投入，實現了鍋爐受熱面污染程度的量化監測，對提高受熱面污染監測過程數字化、可視化水平提供了手段，投運方式更符合布連電廠鍋爐運行特點和受熱面積灰特性，吹灰頻率以及吹灰汽耗和電耗明顯降低，不僅延長了吹灰設備的使用壽命，節省了相應的折舊和維修費用，降低了鍋爐排煙損失提升了鍋爐效率，較原吹灰方式可節汽27%，鍋爐效率提升0.16%，僅從這兩項指標變化上可實現每臺機組每年46.8萬元的直接綜合經濟效益。
作者：麥永強呂霞范國潮吳德利吳真王一男單位：國電建投內蒙古能源有限公司布連電廠
控制系統論文:DCS控制系統論文
一改造方案設計
1改造方案
①把控制系統移入DCS系統，神華某電廠#1機組主機DCS系統是艾默生公司的OVATION控制系統，從備品備件到技術支持始終提供很好的服務，把旁路系統兼容到DCS中會節省很大一筆開支。由于旁路系統實際不存在自動控制和保護功能，可以再保留基本功能的前提下簡化控制回路，OVATION控制系統的編輯功能強大，以后如需要恢復其他功能仍然可以很方便的增加。
②將旁路上的人機操作界面做到DCS中，操作人員已經很熟悉這套系統，不再進行培訓學習，節省了大部分時間。同時也不會再出現類似改造前系統的通訊故障的缺陷，便于機組的穩定運行。
③就地旁路控制系統取消PLC卡件，可以補充到其他系統應用中，以后的檢修和維護方便。同時旁路控制系統和其他系統的聯系取消，只作為單純的閥門控制，不容易誤發誤動旁路控制，便于機組的安全穩定。
2旁路系統控制
回路改造方案的實施利用1號機組停機檢修的機會，專業技術人員對上述方案進行了相應的實施，首先為了降低改造成本和改造工作量，將原有的閥門定位器保留，原閥門到旁路控制柜電纜保留。拆除設備與DCS之間的信號線接口在旁路控制柜內。同時為了降低造價，節省時間，在就地核實元件安裝位置后用DCS中測點代替旁路系統的監視點。旁路改造后，主控制立盤旁路觸摸屏不再使用，旁路系統所有閥門在DCS中做畫面及操作端，高旁、低旁蒸汽閥，高低旁噴水閥由運行人員根據需要手動控制開度。壓力、溫度在畫面上顯示供運行人員參考。油站油壓低報警信號送至畫面顯示，并在DCS中組態邏輯。
二改造效果分析
1技術效果分析
通過此次#1機組旁路控制系統技術改造，解決了如下問題：
①用戶自主設計并優化的旁路控制系統邏輯，較之原有邏輯，結構簡單，功能強大，歷史數據分析方便，為國內引進的同類型旁路改造提供成功的方案，具有重要的推廣價值。
②旁路控制系統的操作畫面設計界面友好，顯示信息量較原有系統大大提高，方便運行操作，降低了運行員誤操作的可能性。
③將旁路控制系統的功能全部由新增的冗余OVATION控制實現，與DCS系統在同一網絡框架下，具備了歷史數據收集、SOE功能、操作員時間記錄功能等分析功能，解決了原控制系統集成度不高，技術相對落后、設計復雜、控制器無法實現冗余控制、無歷史數據收集及SOE功能、安全系數不高、控制邏輯不透明等問題，增強了控制系統的安全穩定性、增加了系統的透明度和易用性、降低了維護成本。OVATION控制系統采用標準化的模塊和軌道方式搭建系統，系統集成程度高，解決了原旁路控制柜內接線過于密集、柜內大量使用繼電器、隔離開關等設備、繼電器控制回路大量使用導致系統故障點曾都等問題。
2安全效果分析
OVATION系統與旁路優化整合后，系統故障率明顯降低，機組安全性大大提高，改造前，控制系統每年發生故障次數十幾次，從改造完后運行至今，尚未發生旁路系統問題導致的機組安全事故。
3經濟效果分析
①改造后原控制系統各部件給其它組提供了大量的備件。原控制系統使用的部分卡件、元件采購價格昂貴，且采購周期長，改造至DCS系統后，可以使用DCS系統的備品備件，這樣就大大降低了機組備件的庫存量，節省資金，系統改造后更換下來的控制卡件為其他機組控制系統提供了備品備件。
②此次控制系統的改造成功，為今后其他機組改造提供了重要的參考依據，同時也可給國內同類型機組的發電企業提供相應的技術支持。
作者：李亞萍王林單位：神華神皖安徽安慶皖江發電有限責任公司
控制系統論文:播種機控制系統論文
1玉米精播機單體結構及控制原理
1．1樣機單體結構
單體樣機主要由開溝器、種箱、排種器、步進電機、覆土器、仿形機構和地輪、模擬輪(用來模擬拖拉機前輪，測量機具前進速度)，以及機架和手柄(用來代替拖拉機頭，提供前進的動力)等組成。試驗時，將磁鋼均勻地貼在模擬輪上，開關型霍爾傳感器安裝在正對磁鋼的位置，用以測量播種機的前進速度。另外，為了獲得相對的機組前進速度，應將盡可能多的磁鋼貼在拖拉機前輪上。
1．2控制原理及系統組成控制系統的作業原理
利用霍爾傳感器采集拖拉機的行進速度，獲得的速度信號經傳感器內部電路處理后輸送給單片機;單片機根據輸入的株距計算處理后得到應輸送給步進電機驅動器的脈沖數，從而使步進電機轉速與拖拉機前進速度保持一致，以達到均勻排種的目的。該控制系統主要由單片機模塊、無線傳輸模塊、人機交流模塊及驅動模塊等組成。由于單片機具有體積小、質量輕、價格便宜、功耗低、控制功能強及安裝方便等優點，故本方案采用了深圳宏晶推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的STC89C52RC單片機，其片內帶8kB的ROM和512Byte的RAM，與傳統的8051單片機兼容?？紤]到拖拉機駕駛室和排種裝置之間存在一定距離，采用有線傳輸會使控制線路變得較為復雜。為簡化線路和增強系統的抗干擾性，本設計決定采用兩個單片機控制單元，一個裝在拖拉機駕駛室里邊，另一個安裝在排種器附近，兩個控制模塊之間采用NRF24L01+芯片進行信息的傳輸。主機模塊主要完成機組前進速度的采集及人機交流等功能，從機模塊主要實現對排種器轉速的調節?？紤]到播種機作業過程可能需要因維修保養、故障排除等原因而臨時停車、地頭提升轉彎及運輸狀態等實際情況(在這些條件下顯然排種器不能繼續轉動，否則會導致種子的無效排種，浪費種子)，在單片機控制步進電機時，必須考慮鎮壓輪是否著地。為了解決此問題，該控制系統在鎮壓輪的底部安裝了一個行程開關接在控制系統電路中，只有當排種裝置落下時，開關閉合，控制系統才開始工作。
2系統控制硬件設計
該控制系統主要由機組作業速度檢測模塊、人機對話模塊、電機驅動電路模塊及無線傳輸模塊等組成。
2．1機組作業速度檢測模塊
目前對機組作業速度的測量常用到的方法有3種:增量式光碼盤脈沖個數測速、電磁式轉速傳感器測速和開關型霍爾傳感器測速。
1)增量式光碼盤脈沖測速，雖測量度高，但成本也高;同時，由于播種機的工作路況復雜，對傳感器的磨損較大，導致使用壽命較低，性價比不高。
2)電磁式傳感器相比較增量式光碼盤傳感器，優點是其結構簡單、成本較低;缺點是響應頻率不高、抗電磁波干擾能力差、性不高。
3)開關型霍爾轉速傳感器測速較以上兩種傳感器具有以下優點:一是抗電磁波干擾能力強;二是轉速的快慢不會影響到輸出信號的電壓幅值，即使轉速過慢的情況下也能正常工作;三是可以適應復雜多變的田間作業環境，且結構簡單，方便安裝與維修。因此，經過綜合比較和分析，選用開關型霍爾轉速傳感器實現測速功能。其由穩壓電源及霍爾元件。放大器、施密特觸發器、輸出晶體管組成。信號經芯片內部處理電路后，得到一個單片機可以識別的穩定數字電壓信號。
2．2人機對話模塊設計
為方便駕駛員與精量播種機控制系統之間的雙向信息交換，該控制軟件設計了人機交互對話系統。人機交互對話系統主要是指人與計算機系統之間實現信息的交流。本文所設計的人機交互對話系統是通過DMT80600T080－09W型號的觸摸顯示屏實現的，機手不僅可以直接通過觸摸屏輸入要求的株距，而且也可查看播種狀況。其采用基于K600+內核的DGUS軟件，具有功能強大和連接線路簡單等優點，僅需連接4條數據線即可實現與單片機的信息交流．3電機驅動排種電路設計系統利用步進電機作為播種驅動機構，單片機控制步進電機的電路連接如圖5所示。該控制系統選用的是具有步進頻率高、無低頻共振現象、反應速度快等優點的57BYGH250C混合式兩相步進電機。其扭矩為1．7N?m，步矩角為1．8°。由于單片機不能直接驅動步進電機工作，需與步進電機驅動器配合使用才能控制步進電機的轉動。因此，本文采用2M542細分型高性能步進電機驅動器，其細分數可根據需要進行設定。
2．4無線傳輸模塊設計
該控制系統采用型號為NRF24L01+的芯片來完成信息的無線傳輸，具有低功耗、傳輸速率快及抗干擾能力強等優點。NRF24L01+是一款工作在2．4～2．5GHz的全球開放ISM頻段免許可證使用的單片無線收發器芯片，其輸出功率頻道選擇和協議的設置可以通過SPI接口完成。另外，由于NRF24L01+的工作電壓為3．3V，因此在與單片機連接時需在電路中串聯一個1kΩ的電阻。
3系統控制軟件設計
整個系統采用模塊化編程，主要由初始化模塊、數據采集模塊、控制模塊及顯示模塊等組成。
4試驗與結論
4．1試驗
為了驗證該控制系統的可行性和性，對單體樣機進行了前期的室內試驗和數據采集，并把實際粒距與理想粒距做對比，根據JB/T10293－2001中國家對精密播種機技術條件的相關規定，玉米株距誤差在50%以內都是符合要求的。本文設定的株距為20cm，則只要實測株距分布在［10cm，30cm］之間即可?？闯龇N子的分布情況較為理想，由此可證明本控制系統是可行的。
4．2結論
1)該智能控制系統改變了傳統播種機的排種控制方式，實現了電機驅動下排種速度與拖拉機作業速度的自我匹配，避免了因為地輪滑移帶來的播種株距不穩定問題，實現了排種器轉速的計算機自動控制。且由于該系統由電機直接驅動排種器，減少了中間環節，簡化了傳動系統，提高了傳動精度，有效地保障了播種株距的一致性。
2)采用無線傳輸方式使控制線路變的簡潔，方便了控制裝置的組裝與拆卸;人機對話模塊使得控制省時省力，利于田間管理。
作者：蔣春燕耿端陽孟鵬祥李玉環單位：山東理工大學
控制系統論文:小區播種機控制系統論文
1硬件設計
1．1CPU選型
根據永磁同步電動機伺服控制系統的特點，常采用DSP、ARM和FPGA作為CPU實現PMSM伺服控制。本文采用TI公司32位電機控制專用DSP芯片TMS320F28335作為CPU。TMS320F28335時鐘頻率可達150MHz;具有256KFLASH，16KSRAM，便于系統的擴展;具有6路對稱PWM輸出，輸出位數可達16位;具有16路12位高速A/D轉換通道，轉換時間可達80ns;具有獨立的浮點核運算單元，計算正余弦函數僅需37個時鐘周期。因此，針對反電勢為正弦波的永磁同步電動機的控制，TMS320F28335具有其他CPU無可比擬的優勢。
1．2信號隔離模塊
小區播種機工況復雜，電流變換范圍寬。為減小永磁同步電動機運轉過程中對A/D轉換通道及CPU的影響，增強系統工作穩定性，提高控制精度，CPU與永磁同步電動機隔離供電。傳統的光電耦合器，帶寬較窄，在上升沿及下降沿時波形容易發生畸變，并且光電耦合器屬于易損器件。本文中，采用數字隔離器對DSP的PWM模塊與三相逆變器部分進行隔離，所采用型號為TI公司ISO7140。ISO7140較大傳輸速率可達50Mbps，每個隔離通道都有一個絕緣隔柵分開的邏輯輸入和輸出緩沖器，并在輸入端上有集成濾波器，可有效防止PWM總線或PMSM供電部分的噪聲電流進入CPU供電系統，穩定性更高DGND為CPU供電系統電源數字地，MGND為三相逆變器電源地，HIN、LIN、SD、FLT－CLR為三相逆變器中，MOSFET驅動芯片IR2131引腳。
1．3三相逆變器
小區播種機排種器伺服電機的工作電流一般為1～3A。為降低成本，提高功率放大模塊的穩定性，采用IR公司MOSFET驅動芯片IR2131驅動分離MOS-FET實現永磁同步電動機的全橋驅動，功率放大部分電路原理圖。MOSFET型號為IRF3910，續流二極管型號為30WQ06F。0．22Ω電阻為母線過流采樣電阻，采樣電壓經兩個10kΩ分壓后，送往ITRIP引腳。當ITRIP引腳電平高于0．5V時，將觸發剎車功能，封鎖IR2131輸出，同時將FAULT引腳置高，過流指示燈亮。FLT－CLR引腳可清除FAULT引腳高電平，解除IR2131輸出封鎖。SD引腳為強制剎車觸發引腳，當其為高電平時，強制觸發IR2131剎車功能。
1．4電流采樣
根據系統的工作電流范圍，采用霍尼韋爾電流互感器CSNE150－100對PMSM母線電流采樣。采樣電阻Rs將CSNE150－100輸出的電流信號轉化為電壓信號。R1、R2、C1、C2、Rf與差分運算放大器AMP1構成MFB型二階有源低通濾波器，截止頻率為之所以采用兩級運放構成放大與濾波電路是因為反向比例運算放大電路具有更高的輸入阻抗及更低的輸出阻抗。同時，濾波與放大電路分離設計更利于電路參數的計算。
2軟件設計
實現永磁同步電動機速度控制，一般采用兩環控制結構，內環為電流/轉矩環，外環為速度環。電流/轉矩常采用的控制方法為矢量控制。矢量控制利用abc－dq變換將三相旋轉坐標系轉換為兩相靜止坐標系，采用類似于直流電機的控制方法對PMSM進行控制。矢量控制能夠取得平穩的電磁轉矩，但是需要復雜的坐標變換。本文采用相電流直接控制方法實現PMSM電流/轉矩環的控制，避免了復雜的坐標變換。
3試驗驗證
為驗證改進后的小區播種機排種器的控制效果。采用了類似文獻的試驗驗證方法。固定播種機作業距離為3m。理論上，當播種機作業結束時，排種器應旋轉360°。試驗中，分別設定播種器的速度為2．5、3．5、4．0km/h和變速進行作業。變速作業時，速度范圍為2．5～4．0km/h。每個速度形式分別進行5組試驗。作業結束時，記錄排種器上所裝備的2500線光電編碼器的輸出脈沖個數，并取其5組試驗的平均值，作為評估排種器控制精度的依據。
4結論
設計了采用永磁同步電動機作為執行機構的小區播種機排種器伺服控制系統。采用永磁同步電動機代替步進電機，體積更小。采用相電流直接控制法，無需經過復雜的數學變換即可獲得平穩的電磁轉矩，簡化了控制結構。試驗結果表明:基于永磁同步電動機的控制系統避免了步進電機的失步問題，勻速時控制精度更高;變速時，控制誤差雖然有所增大，但是仍能滿足控制要求。所設計的控制系統質量小，價格低，控制簡單，控制精度高，具有推廣應用價值。
作者：張健龔麗農單位：青島農業大學
控制系統論文:變量施肥控制系統論文
一施肥裝置監測
報警系統化肥是農業高產和增產的主要投入要素，化肥成本在農業總成本中占了較大的比重。傳統的施肥方式是在同一塊地中施加同量肥料;但同一地塊內，土壤養分含量及土質結構存在著較大差異，若采用傳統的平均施肥法，會造成施肥不足或肥量過渡，導致成本提高和環境污染等問題。本文所設計的機型采用變量施肥法及報警系統來實施智能監控施肥，不但效率高，而且可以降低施肥成本。
1控制系統原理
首先將已標定施肥機參數寫入控制程序中，作業時操作者有兩種模式可選:①自動模式。DGPS信號通過RS232串口讀入單片機，提取出中耕機前進速度v和位置坐標數據，網格識別程序可計算出當前機具所在的地塊位置;然后查詢與該地塊對應的決策施肥量Q，并在屏幕上顯示當前位置和施肥量。②手動模式。在駕駛室中的觸摸屏上手動輸入各個網格的施肥量，通過讀取地輪觸碰開關對應傳感器的脈沖信號，可得到機具前進速度v，將地輪的步進電機轉動轉為由變頻脈沖驅動，控制排肥軸轉速，從而實現變量施肥。
2無線視頻施肥監控
在肥料箱的底端裝配超聲波肥量監控器，施肥裝置的卸肥管口處安裝一個無線攝像頭，駕駛室配有超聲波報警蜂鳴器，當肥料箱肥量過少、肥料裝儲平面低于超聲波收發平面時，通過蜂鳴器報警給駕駛室工作人員進行補充肥料。無線攝像頭可將下肥、培土等作業效果以視頻的方式呈現在駕駛室顯示屏上，便于操作人員對作業效果的進一步監控?？紤]到經濟成本及操作人員的操作能力，針對南方甘蔗生產具體情況，設計手動和自動控制兩種方案，以便蔗農根據情況選用。手動控制方式操作比較簡單，在無GPS設備的情況下，可以根據甘蔗地和蔗農的種植經驗進行手動變量控制自行決策施肥。此外，在自動模式無法發揮效用(如作業環境惡劣或無法接受到DGPS信號、電子系統故障)等情況下，可以通過手動控制方式完成作業。
3施肥控制系統的設計及實現
施肥參數由施肥控制決策系統軟件生成，是實現變量施肥的必要參數。其中，理論施肥量與編程施肥網格是一一對應的。甘蔗施肥過程中，控制系統接收DGPS信號，對應單片機中存儲的地塊和施肥參數，進行不同蔗地網格的識別，并查詢對應的決策施肥量。同時，以單路脈沖的形式輸出速度v和施肥量Q，從而實時控制排肥軸轉動:當施肥裝置的施肥量小于設置的閾值時，重量傳感器將信號肥量通過蜂鳴器報警系統傳遞給工作人員，以方便人工或自動添加肥料。
4控制系統的軟件和硬件系統設計
在設計甘蔗中耕管理機的單片機控制應用系統時，通常采用匯編語言。該軟件具有易操作、指令執行迅速等優點;缺點是編寫與調試難度大，可移植性差。本文所設計的機型其電控系統采用單片機，引入C語言。C語言作為高級編程語言可以提供十分完備的規范化流程控制體系，其庫函數豐富、運算速度快、可移植性強、編譯效率高，能產生較緊湊的代碼，應用系統易于調試。在施肥過程中，考慮到成本及操作人員的操作技能要求，硬件系統采用簡易蜂鳴器發聲或發光二極管發光產生示警信號自動報警器系統。HA為聲響指示器，采用低電壓(3V)蜂鳴器，其工作電流僅需十幾個毫安;VT選用9013，hfe≈200，偏置電阻器R為15kΩ，VT的基極電流IB約0．1mA，集電極電流IC約為10mA，此時VT已經飽和導通，其集電極—發射極之間電壓VCE僅為0．05V。隨著施肥裝置不斷地給甘蔗施肥，儲肥裝置的肥量會不斷減少，當肥量減少的設定的閾值時，貼在施肥裝置底端側邊的重量傳感器會將肥量的質量信號轉化成電信號傳遞給控制電路中心，經過轉化迫使蜂鳴器發生報警，從而提醒操作人員完成肥量的人工或自動上料。
二控制監控系統的組態設計
1組態軟件的概述
甘蔗中耕管理機機在施肥及培土過程中考慮到系統的自動化及達到實時監測的效果，對軟件及操作系統的設計要求成本低廉、美觀且容易操作。本文基于MCGS組態軟件系統所開發的平臺，為蔗農提供了解決自動施肥、自動監控等實際問題的完整方案，能夠完成施肥培土及數據采集實時采集等作業任務，具有定時和歷史數據處理、報警和安全監控機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出、企業監控網絡等功能。
2組態軟件的功能模塊及體系結構
MCGSE是基于Microsoft各種32位Windows平臺的一種用于快速構造和生成嵌入式計算機監控系統的組態軟件。其功能模塊主要有以下方面:1)MCGS嵌入版采用全中文、可視化、面向窗口的開發界面，操作系統簡單方便、操作靈活，適合蔗農等階層人員使用。2)該軟件基于WindowsCE操作平臺，系統按照多任務按優先等級分時操作的方式進行處理監控，實時性強，有良好的并行處理性能。3)MCGS嵌入版提供了良好的安全機制，可以根據不同級別用戶設定不同的操作方式及權限，設置安全等級，能有效地保護系統及施肥培土機的安全性。4)報警類型多樣化。蔗農選擇設置自己喜歡的報警方式，系統能夠實時顯示報警信息，方便、及時地為用戶提供施肥等報警提醒。5)組態系統維護方便，系統由模塊化組態塊組成，從而使得組態軟件系統維護方便。其系統由組態環境、模擬運行環境和運行環境3部分組成。其中，前兩部分相當于一套完整的工具軟件，可以在PC機上運行;運行環境作為一個獨立的運行系統，按照組態工程中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能
3施肥自動監控組態軟件的設計
施肥培土機在工作中設置手動及自動兩種方式。手動模式工作過程中，施肥機不需要通過GPS系統采集處理數據，直接在駕駛室觸摸屏控制面板中進行相應的手動操作。在手動工作模式下，根據甘蔗農的實際經驗進行施肥量的設置。施肥機在自動控制模式下，根據GPS定位系統接受其發射的信號，自動完成甘蔗機的定位及工作狀況。同時，當施肥裝置中的肥量達到一定的狀態時，會通過蜂鳴器將信息反饋給駕駛室操作人員，完成甘蔗施肥機的自動上肥工作。在工作模式中，控制面板的觸摸屏會實時顯示當前施肥機所在位置，并根據田間系統及水土的營養不同，完成自動控制施肥。該系統方便、快捷、自動化程度高，可以大大提升甘蔗田間作業的效率，減輕人工的勞動強度，避開熱帶的嚴寒酷暑，為甘蔗產業的自動化發展提供技術參考及理論依據。
三結論
本文設計的3ZSP－2型中型多功能甘蔗中耕管理機施肥控制系統適應不同地區、多種作物、不同土壤環境，兼容性強，可以及時、地監測肥量的變化;超聲波報警裝置性能，無線攝像頭視頻成像使操作人員便于直觀地對作業效果實時監控。該機型既可用于宿根甘蔗除草、破壟、施肥和培土，又可用于新種植甘蔗苗期各項中耕管理作業，比畜力作業犁深約深4cm，作業效率提高約3倍，作業成本降低50%。其旋耕質量穩定，施肥位置較合理，培土質量好，作業效率高，具有明顯的經濟和環境效益，為機械化中耕施肥管理技術的推廣和應用奠定了基礎。
作者：洪青梅董學虎李明黃敞劉海濱王迎周國勝張婷覃雙眉單位：中國熱帶農業科學院熱帶生物品種資源研究所農業機械研究所山東濱州市鍛壓機械廠